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축열성 증가 및 내세척 방직 원단 연구 새로운 성과 참고 기술

2023/1/31 2:28:00 0

축열내세탁방직 원단

텅스텐 청동 나노막대(TBNRs)로 처리된 폴리에스테르 직물의 열 저장 및 세척 성능에 관한 분석 연구를 통해 광열 효과의 최적 농도를 확인합니다.평균 길이 34.0±2.5nm, 지름 2.3±0.4nm의 TBNRs는 오일아민(OA)에서 열분해 편텅스텐산암모늄(AMT)을 통해 빛을 효과적으로 흡수해 열을 낼 수 있는 TBNRs 근적외선 영역을 생성한다.태양 시뮬레이터로 TBNR 농도와 실리콘 우연제가 PET 직물에 미치는 광열 효과와 내세척성에 미치는 영향을 평가했다.그 결과 TBNRs 농도가 증가함에 따라 광열 효과가 강화되었으며 5 wt%에서 최대 광열 효과가 나타났습니다.또한 0.5wt% 의 실리콘 우연제를 첨가하여 내세척성을 더욱 높인다.전반적으로 후가공 처리는 광열 효과를 효과적으로 증가시켰지만 폴리에스테르의 물리적 성능과 색상은 크게 변하지 않았다.

소개: 최근 Covid-19의 전파로 소비자들은 서로 안전거리를 유지하면서 자연환경에서 더 많은 시간을 보내기 시작했다.아웃도어 활동이 늘면서 아웃도어 운동복에 대한 수요도 함께 증가했다(Han, 2021).또한 기후와 환경의 급속한 변화는 사람들의 옷차림 방식을 근본적으로 변화시켰다 (Bae, 2011). 이로 인해 사람들은 방직품의 단열성에 더 많은 관심을 갖게 되었다.이에 따라 무게가 가볍고 단열과 열 저장 등의 특성을 가진 섬유와 직물(Koo 등·2007년)이 개발됐다.최근 사용되는 단열 방법은 다양한 세라믹을 첨가하여 수행됩니다 (Choe et al., 2006). 그러나 이러한 원단은 극한의 환경에서 보온 능력에 한계가 있습니다.따라서 본 연구는 실외 환경에서 광열 특성(광열 효과)이 있는 나노입자로 직물을 처리함으로써 폴리에스테르 직물의 단열 성능을 향상시키기 위한 것이다.

텅스텐 브론즈 및 산화 그래핀과 같은 전도성, 반도체 및 자성 재료를 포함한 광열 재료는 장파장 근적외선 (NIR, 780-3000 nm) 파로 비출 때 에너지를 흡수하고 열로 변환합니다.이들 재료의 에너지 수준은 자외선이나 가시광선보다 낮다.그러므로 그들은 인체에 무해한 장파장근적외선파 (Jeon et al., 2019) 를 흡수할수 있다.삼산화텅스텐(WO 3)은 NIR 흡수에 적합하지 않습니다.그러나 알칼리 금속 이온 (M = Li +, Na +, K +, Cs +) 이 WO 3의 결정 구조에 결합되기 때문에 결정의 일부 W 6 +는 W 5 +로 복원되어 컨덕터를 형성합니다.서브밴드는 플라즈마 영역에서 생성되어 LAN(LSPR) 및 서브밴드 도약을 형성합니다.이를 통해 복원된 WO 3 및 MxWO 3 재료는 NIR을 강하게 흡수하고 열을 방출합니다.(공원, 2020년).따라서 알칼리 금속을 섞은 삼산화텅스텐 등 텅스텐 청동 나노 입자는 근적외선 지역에서 선택적인 빛 흡수를 가지고 있다.이는 나노막대, 나노선, 나노필름(Lee 등·2014년)을 포함한 새로운 화합물과 다양한 형태의 합성으로 이어졌다.전등.(2019) 텅스텐 청동 나노막대와 알킬 체인을 칠한 나노입자를 합성하여 에틸렌-프로필렌-다이에틸렌 단일체(EPDM) 나노화합물을 연구하였으며 기계와 광열 성능이 강화되었음을 실증하였다.따라서 나노입자를 사용한 연구는 주로 폴리머 재료를 혼합하여 이루어지지만, 이 과정은 방직품 제조 단계가 아니라 실이나 직물 단계와 관련된다.따라서 여러 단계의 공예가 필요한 패션 민감 소재에 대해서는 뒷정리 방법을 연구할 필요가 있다.이에 따라 섬유 표면에 무기 나노입자를 부착하는 후처리 공정이 개발됐다.

실리콘 우연제는 무기반응 위치를 함유하고 있어 대부분의 무기기재 (유리, 금속, 이산화규소 포함) 와 결합할 수 있으며, 특히 기재의 구조에 실리콘, 알루미늄, 대부분의 중금속 등 원소가 함유되어 있을 때 더욱 그렇다.만약 우연제가 인터페이스에서 축합된다면 무기재료 표면에 규산화실리콘을 교련하는 다분자 구조를 생성한다.실리콘 우연제가 무기 재료의 표면에 연결되면 표면은 실리콘 우연제에 연결된 유기 기단의 표면 화학 또는 표면 반응 특성을 나타냅니다.처리된 표면은 상기 유기 기단의 표면 에너지를 나타내는데, 이는 반응성 표면일 수 있으며, 실리콘 우연제 중 유기 관능단의 반응성에 의해 결정된다 (Kutz, 2011년).따라서 우연제는 천연적으로 결합하기 어려운 유기 및 무기 재료를 연결시키는 중개 역할을합니다 (Song et al., 2011).

) 복합재료의 형성 과정에서 섬유 표면을 실리콘 우연제로 처리한 결과 복합재료의 인터페이스 절단 강도, 역학적 성능이 개선된 것으로 나타났다.부세헬(2019)은 메틸 아크릴산 3-(트리메틸 메틸 실리콘기) 아크릴(TMSPMA)을 실리콘 우연제로 사용하는 폴리스티렌 복합재료의 열성능과 기계성능을 연구했으며, 실용 우연제로 처리되는 복합재료가 더 높은 열안정성을 가지고 있음을 확인했다.따라서 실리콘 우연제는 난결합 재료의 결합을 실현할 수 있다.이 연구에서 TMSPMA는 폴리에스테르 직물 표면의 텅스텐 브론즈 나노 스틱(TBNRs)을 처리하는 데 사용되었으며 얻은 재료의 물리적 성능을 평가했습니다.

환경 변화에 따라 재료에 대한 수요에 따라 단열과 가열 기능을 갖춘 다양한 재료가 그 응용에 따라 다양한 형태로 개발되었다(Lee & Song, 1994).광열 재료에 대한 연구가 많다;그러나 광열 재료를 섬유 표면에 부착한 후 섬유의 물리적 성질의 변화를 분석하는 실증 연구가 부족하다.이 기술을 직물 단계의 각종 재료와 공예에 적용하려면 직물 외부에 기능재료를 부착하는 뒷정리 방법을 연구해야 한다.이 연구에서 텅스텐 청동 나노봉 (광열 재료) 은 폴리에스테르 표면에 다른 농도로 부착되었습니다.또한 폴리에스테르 표면 처리 과정에서 TMSPMA를 사용하여 TBNR의 내세척성을 향상시킵니다.

방법yu재료

편텅스텐산 암모늄 수화물 (AMT), 오일 아민 및 메틸 아크릴 3- (트리메틸 메틸 실리콘 기) 아크릴 (TMSPMA) 은 Sigma – Aldrich에서 구입합니다.수산화나트륨 (NaOH) 은 Samchun Chemical에서 구입했습니다.톨루엔과 아세톤은 대중화학에서 구입한다.폴리에스터 100% 원단(극세사)은 다우패브릭에서 구입했습니다.

텅스텐 청동 나노봉 (TBNRs)의 제조

AMT(2.956g), 오일 아민(160mL), NaOH(0.1584g)를 삼경 원형 플라스크에 추가한다.환류응축기와 온도계, 긴 바늘을 플라스크에 연결한 뒤 질소를 주입해 1시간 동안 저어 플라스크 안에 질소 분위기를 조성한다.1 시간 후 플라스크를 140 ° C로 가열한 다음 10 분마다 250 ° C로 점차 가열합니다.플라스크를 섞은 후 250 ° C에서 8 시간 동안 가열하여 250 ° C 미만의 온도를 유지합니다.8시간 후에는 반응 혼합물을 실온으로 냉각한다.원심분리(8000rpm, 3회, 1회당 15분)를 통해 침전물을 수집한다.아세톤으로 처리하여 과량의 아민을 제거한 후 실온에서 건조한다.알칼리 금속 이온 (M = Li +, Na +, K +, Cs +) 이 삼산화 텅스텐을 복원하는 데 사용될 때, 복원 된 WO 3 및 M x WO 3 재료는 NIR을 강하게 흡수하고 열을 방출합니다 (Park, 2020).그래서 TBNRs는 AMT의 OA에서의 열분해를 통해 합성된다.

TBNR 및 실리콘을 사용한 기능적 정리

모든 극세사 PET 샘플의 크기는 2입니다.× 2cm, 무게 0.0271g, 두께 0.12mm, 목욕비 30:1 설정.1, 3, 5 및 10 wt% 직물 코팅.톨루엔에 0.00813, 0.02439, 0.04065, 0.0813g의 TBNRs 가루를 각각 녹여 TBNRs를 제조한다.필요한 치수 (2× 2cm)의 PET 조각이 용액에 약 1시간 동안 스며든다.직물에 TBNR과 실리콘을 코팅하기 위해 0.04065g의 TBNR 분말과 0.00406g의 실리콘을 0.7684g의 톨루엔에 녹인 후 필요한 크기(2× 2cm)의 PET 슬라이스는 용액에서 400rpm으로 1시간 동안 저어준다.TBNRs와 실리콘 우연제의 농도는 각각 5와 0.5wt%로 설정되어 있으며, 초기 실험에서 이 두 농도가 최적의 광열 효과를 낼 수 있다는 것을 발견했다.코팅 직물은 실온에서 하루 건조하고 증류수 40도에서 5분간 세탁하고 21도에서 조리한다.TBNRs가 포함된 PET 흡수율은 3.32%, TBNRs와 실리콘이 포함된 PET 흡수율은 4.06%였다.

표징: FE-TEM(FEI Tecnai G2 F30 S-Twin)을 통해 측정된 이미지에 대해 Gatan Microscopy Suite(Gatan Inc., Pleasanton, CA, USA)를 사용하여 TBNR의 크기를 분석합니다.UV-Vis 분광기 (V-670, JASCO, 도쿄, 일본) 를 사용하여 300-2100 nm 범위에서 자외선-가시성 (UV-Vis) 흡수 분광기를 얻습니다.TBNR이 폴리에스테르 광열 효과에 미치는 영향을 확인하기 위해 백색광 태양 시뮬레이터(100W, PEC-L01, Peccell Technologies Inc., Yokohama, Japan)로 조사한 표면 온도 변화를 측정했다.L*, a*, b* 및ΔE의 값은 색도계(AMT507)에서 각 샘플을 세 번 측정하며, 샘플의 원소 분석은 에너지 색산 X를 사용하는 필드 발사 스캔 전자 현미경을 통해 진행됩니다.-방사선 분광법(FE-SEM – EDX, JSM6701, JEOL, 1).정리 전후 시료의 인장 성능을 비교하기 위해 면사포 해체법(KS K 0520)에 따라 인장 강도 측정기를 이용해 직물의 경향에서 인장 강도를 측정한다.제조 치수를 통해 2.5×15cm 2의 직사각형 폴리에스테르 샘플을 테스트합니다.


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